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特開2024-54576スイッチング制御装置、電力変換装置および電力供給システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024054576
(43)【公開日】2024-04-17
(54)【発明の名称】スイッチング制御装置、電力変換装置および電力供給システム
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20240410BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022160879
(22)【出願日】2022-10-05
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊井 彰宏
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AS04
5H730AS05
5H730AS17
5H730BB27
5H730BB61
5H730DD03
5H730DD04
5H730EE04
5H730EE13
5H730FD31
5H730FD51
5H730FG01
(57)【要約】
【課題】効率を向上させつつ、信頼性を向上させることが可能なスイッチング制御装置等を提供する。
【解決手段】本発明の一実施の形態に係るスイッチング制御装置は、トランスと、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、平滑回路と、を備えた電力変換装置に適用される装置であって、２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、出力電流値を検出する第２電流検出回路と、インバータ回路における第１スイッチング素子の動作と同期整流回路における第２スイッチング素子の動作とをそれぞれ制御する制御回路と、を備えている。制御回路は、第１電流検出回路によって検出されたピーク電流値と、第２電流検出回路によって検出された出力電流値とに基づいて、第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一実施の形態に係るスイッチング制御装置は、トランスと、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、平滑回路と、を備えた電力変換装置に適用される装置であって、２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、出力電流値を検出する第２電流検出回路と、インバータ回路における第１スイッチング素子の動作と同期整流回路における第２スイッチング素子の動作とをそれぞれ制御する制御回路と、を備えている。制御回路は、第１電流検出回路によって検出されたピーク電流値と、第２電流検出回路によって検出された出力電流値とに基づいて、第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、入力電圧が入力される入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されると共に複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、出力電圧が出力される出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されると共に整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、を備えた電力変換装置に適用されるスイッチング制御装置であって、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
スイッチング制御装置。
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
スイッチング制御装置。
【請求項2】
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オン状態の期間をＴon、前記ピーク電流値をＩpk、前記出力電流値をＩout、スイッチング周波数をｆ、とした場合に、
以下の式を用いて、前記第２スイッチング素子における前記オン状態から前記オフ状態への切替タイミングを設定する
請求項１に記載のスイッチング制御装置。
Ｔon＝｛１／（２×ｆ）｝×（π／２）×（｜Ｉpk｜／Ｉout）
前記第２スイッチング素子における前記オン状態の期間をＴon、前記ピーク電流値をＩpk、前記出力電流値をＩout、スイッチング周波数をｆ、とした場合に、
以下の式を用いて、前記第２スイッチング素子における前記オン状態から前記オフ状態への切替タイミングを設定する
請求項１に記載のスイッチング制御装置。
Ｔon＝｛１／（２×ｆ）｝×（π／２）×（｜Ｉpk｜／Ｉout）
【請求項3】
前記式を用いて求められた前記Ｔonに対して、更にマージンが設定されている
請求項２に記載のスイッチング制御装置。
請求項２に記載のスイッチング制御装置。
【請求項4】
前記Ｔonにおいて、１／（２×ｆ）が上限値として設定されている
請求項２に記載のスイッチング制御装置。
請求項２に記載のスイッチング制御装置。
【請求項5】
前記ピーク電流値および前記出力電流値にそれぞれ、下限値が設定されている
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング制御装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング制御装置。
【請求項6】
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オン状態から前記オフ状態への切替タイミングの設定を、
前記第２スイッチング素子のスイッチング周期における１周期ごと、または、複数周期ごとに、実行する
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング制御装置。
前記第２スイッチング素子における前記オン状態から前記オフ状態への切替タイミングの設定を、
前記第２スイッチング素子のスイッチング周期における１周期ごと、または、複数周期ごとに、実行する
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング制御装置。
【請求項7】
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オフ状態から前記オン状態への切替タイミングを、
前記第１スイッチング素子における前記オフ状態から前記オン状態への切替タイミングと、同期させる
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング制御装置。
前記第２スイッチング素子における前記オフ状態から前記オン状態への切替タイミングを、
前記第１スイッチング素子における前記オフ状態から前記オン状態への切替タイミングと、同期させる
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング制御装置。
【請求項8】
前記同期整流回路が、４個の前記第２スイッチング素子を含むフルブリッジ回路である
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング制御装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング制御装置。
【請求項9】
入力電圧が入力される入力端子対と、
出力電圧が出力される出力端子対と、
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、
前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
電力変換装置。
出力電圧が出力される出力端子対と、
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、
前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
電力変換装置。
【請求項10】
入力電圧が入力される入力端子対と、
出力電圧が出力される出力端子対と、
前記入力端子対に対して前記入力電圧を供給する電源と、
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、
前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
電力供給システム。
出力電圧が出力される出力端子対と、
前記入力端子対に対して前記入力電圧を供給する電源と、
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、
前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スイッチング素子を用いて電力変換を行う電力変換装置、そのような電力変換装置に適用されるスイッチング制御装置、および、そのような電力変換装置を備えた電力供給システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ＤＣ－ＤＣコンバータ等の電力変換装置（スイッチング電源装置）として、各種方式のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００１－２９２５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような電力変換装置では、効率を向上させたり、信頼性を向上させたりすることが求められている。効率を向上させつつ信頼性を向上させることが可能な、スイッチング制御装置、電力変換装置および電力供給システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一実施の形態に係るスイッチング制御装置は、１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、入力電圧が入力される入力端子対と１次側巻線との間に配置されると共に複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、出力電圧が出力される出力端子対と２次側巻線との間に配置されると共に整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、出力端子対と２次側巻線との間に配置された平滑回路と、を備えた電力変換装置に適用される装置であって、２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、インバータ回路における第１スイッチング素子の動作と同期整流回路における第２スイッチング素子の動作とをそれぞれ制御する制御回路と、を備えたものである。制御回路は、第１電流検出回路によって検出されたピーク電流値と、第２電流検出回路によって検出された出力電流値とに基づいて、第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する。
【0006】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置は、入力電圧が入力される入力端子対と、出力電圧が出力される出力端子対と、１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、入力端子対と１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、出力端子対と２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、出力端子対と２次側巻線との間に配置された平滑回路と、２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、インバータ回路における第１スイッチング素子の動作と同期整流回路における第２スイッチング素子の動作とをそれぞれ制御する制御回路と、を備えたものである。制御回路は、第１電流検出回路によって検出されたピーク電流値と、第２電流検出回路によって検出された出力電流値とに基づいて、第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する。
【0007】
本発明の一実施の形態に係る電力供給システムは、入力電圧が入力される入力端子対と、出力電圧が出力される出力端子対と、入力端子対に対して入力電圧を供給する電源と、１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、入力端子対と１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、出力端子対と２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、出力端子対と２次側巻線との間に配置された平滑回路と、２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、インバータ回路における第１スイッチング素子の動作と同期整流回路における第２スイッチング素子の動作とをそれぞれ制御する制御回路と、を備えたものである。制御回路は、第１電流検出回路によって検出されたピーク電流値と、第２電流検出回路によって検出された出力電流値とに基づいて、第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一実施の形態に係るスイッチング制御装置、電力変換装置および電力供給システムによれば、効率を向上させつつ、信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施の形態に係る電力変換装置の概略構成例を表す回路図である。
【図4】変形例１に係る電力変換装置の概略構成例を表す回路図である。
【図5】変形例２に係る電力変換装置の概略構成例を表す回路図である。
【図6】変形例３に係る電力変換装置の概略構成例を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（１次側：フルブリッジ回路、２次側：フルブリッジ型の回路の例）
２．変形例
変形例１（１次側：フルブリッジ回路、２次側：センタタップ型の回路の例）
変形例２（１次側：ハーフブリッジ回路、２次側：フルブリッジ型の回路の例）
変形例３（１次側：ハーフブリッジ回路、２次側：センタタップ型の回路の例）
３．その他の変形例
１．実施の形態（１次側：フルブリッジ回路、２次側：フルブリッジ型の回路の例）
２．変形例
変形例１（１次側：フルブリッジ回路、２次側：センタタップ型の回路の例）
変形例２（１次側：ハーフブリッジ回路、２次側：フルブリッジ型の回路の例）
変形例３（１次側：ハーフブリッジ回路、２次側：センタタップ型の回路の例）
３．その他の変形例
【0011】
＜１．実施の形態＞
［構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置（電力変換装置１）の概略構成例を、回路図で表したものである。この電力変換装置１は、直流入力電源１０（例えばバッテリ）から供給される直流入力電圧Ｖinを直流出力電圧Ｖoutに電圧変換し、負荷９に電力を供給するＤＣ－ＤＣコンバータとして機能するものである。なお、この負荷９としては、例えば電子機器やバッテリ等が挙げられる。また、この電力変換装置１は、いわゆる「ＬＬＣ共振型」のＤＣ－ＤＣコンバータとなっている。なお、電力変換装置１における電圧変換の態様としては、アップコンバート（昇圧）およびダウンコンバート（降圧）のいずれであってもよい。
［構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置（電力変換装置１）の概略構成例を、回路図で表したものである。この電力変換装置１は、直流入力電源１０（例えばバッテリ）から供給される直流入力電圧Ｖinを直流出力電圧Ｖoutに電圧変換し、負荷９に電力を供給するＤＣ－ＤＣコンバータとして機能するものである。なお、この負荷９としては、例えば電子機器やバッテリ等が挙げられる。また、この電力変換装置１は、いわゆる「ＬＬＣ共振型」のＤＣ－ＤＣコンバータとなっている。なお、電力変換装置１における電圧変換の態様としては、アップコンバート（昇圧）およびダウンコンバート（降圧）のいずれであってもよい。
【0012】
ここで、直流入力電圧Ｖinは、本発明における「入力電圧」の一具体例に対応し、直流出力電圧Ｖoutは、本発明における「出力電圧」の一具体例に対応している。また、直流入力電源１０は、本発明における「電源」の一具体例に対応し、この直流入力電源１０と電力変換装置１とを備えたシステムが、本発明における「電力供給システム」の一具体例に対応している。
【0013】
電力変換装置１は、２つの入力端子Ｔ１，Ｔ２と、２つの出力端子Ｔ３，Ｔ４と、インバータ回路２と、トランス３と、同期整流回路４と、平滑回路５と、２つの電流検出回路５１，５２と、制御回路６とを備えている。入力端子Ｔ１，Ｔ２間には直流入力電圧Ｖinが入力され、出力端子Ｔ３，Ｔ４の間からは直流出力電圧Ｖoutが出力されるようになっている。
【0014】
ここで、入力端子Ｔ１，Ｔ２は、本発明における「入力端子対」の一具体例に対応し、出力端子Ｔ３，Ｔ４は、本発明における「出力端子対」の一具体例に対応している。また、電流検出回路５１は、本発明における「第１電流検出回路」の一具体例に対応し、電流検出回路５２は、本発明における「第２電流検出回路」の一具体例に対応している。また、これらの電流検出回路５１，５２および制御回路６が、本発明における「スイッチング制御装置」の一具体例に対応している。
【0015】
なお、入力端子Ｔ１に接続された１次側高圧ラインＬ１Ｈと、入力端子Ｔ２に接続された１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に、例えば、入力平滑コンデンサが配置されているようにしてもよい。この入力平滑コンデンサは、入力端子Ｔ１，Ｔ２から入力された直流入力電圧Ｖinを平滑化するためのコンデンサである。
【0016】
（Ａ．インバータ回路２）
インバータ回路２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２と、後述するトランス３における１次側巻線３１との間に、配置されている。このインバータ回路２は、４つのスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４と、共振インダクタＬｒと、共振コンデンサＣｒとを有しており、いわゆる「フルブリッジ型」のインバータ回路となっている。なお、共振インダクタＬｒは、後述するトランス３における漏れインダクタンスにより構成されていてもよいし、あるいは、そのような漏れインダクタンスとは別個に設けられているようにしてもよい。
インバータ回路２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２と、後述するトランス３における１次側巻線３１との間に、配置されている。このインバータ回路２は、４つのスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４と、共振インダクタＬｒと、共振コンデンサＣｒとを有しており、いわゆる「フルブリッジ型」のインバータ回路となっている。なお、共振インダクタＬｒは、後述するトランス３における漏れインダクタンスにより構成されていてもよいし、あるいは、そのような漏れインダクタンスとは別個に設けられているようにしてもよい。
【0017】
ここで、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４はそれぞれ、本発明における「第１スイッチング素子」の一具体例に対応している。
【0018】
なお、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４としては、例えば電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ－ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＨＥＭＴ（（High Electron Mobility Transistor）＝ＨＦＥＴ（Heterostructure Field-Effect Transistor））などの、各種のスイッチ素子が用いられる。また、ＨＥＭＴの一例としては、ＧａＮ（窒化ガリウム）トランジスタが挙げられる。
【0019】
図１に示した例では、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４がそれぞれ、ＭＯＳ―ＦＥＴまたはＨＥＭＴからなるトランジスタにより構成されている。このようにして、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４としてＭＯＳ―ＦＥＴやＨＥＭＴを用いた場合には、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４に並列接続されるダイオード（図１中に図示）をそれぞれ、ＭＯＳ―ＦＥＴやＨＥＭＴの寄生ダイオードから構成することが可能である。
【0020】
このインバータ回路２では、入力端子Ｔ１，Ｔ２の間（１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間）において、２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２が、この順序で互いに直列接続されている。具体的には、１次側高圧ラインＬ１Ｈと接続点Ｐ１との間に、スイッチング素子Ｓ１が配置され、接続点Ｐ１と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に、スイッチング素子Ｓ２が配置されている。同様に、このインバータ回路２では、入力端子Ｔ１，Ｔ２の間において、２つのスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４が、この順序で互いに直列接続されている。具体的には、１次側高圧ラインＬ１Ｈと接続点Ｐ２との間に、スイッチング素子Ｓ３が配置され、接続点Ｐ２と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に、スイッチング素子Ｓ２が配置されている。また、上記したスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２同士の直列接続構造（第１アーム）と、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４同士の直列接続構造（第２アーム）とが、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間において、互いに並列配置されている。
【0021】
インバータ回路２における共振インダクタＬｒおよび共振コンデンサＣｒと、後述するトランス３における１次側巻線３１とが、上記した接続点Ｐ１，Ｐ２間において、互いに直列接続されている。具体的には、図１の例では、共振コンデンサＣｒの第１端（一端）が接続点Ｐ１に接続され、この共振コンデンサＣｒの第２端（他端）が、接続点Ｐ３において、共振インダクタＬｒの第１端（一端）に接続されている。また、共振インダクタＬｒの第２端（他端）が、接続点Ｐ４において１次側巻線３１の一端に接続され、この１次側巻線３１の他端が接続点Ｐ２に接続されている。
【0022】
このような構成によりインバータ回路２では、後述する制御回路６から供給される駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４に従って、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のスイッチング動作（オン・オフ動作）が制御されることで、以下のようになる。すなわち、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される直流入力電圧Ｖinを交流電圧に変換して、トランス３（１次側巻線３１）へと出力するようになっている。
【0023】
（Ｂ．トランス３）
トランス３は、１つの１次側巻線３１と、１つの２次側巻線３２とを有している。
トランス３は、１つの１次側巻線３１と、１つの２次側巻線３２とを有している。
【0024】
１次側巻線３１では、第１端（一端）が接続点Ｐ４に接続され、第２端（他端）が接続点Ｐ２に接続されている。
【0025】
２次側巻線３２では、第１端が、後述する同期整流回路４内の接続点Ｐ５に接続され、第２端が、この同期整流回路４内の接続点Ｐ６に接続されている。
【0026】
このトランス３では、インバータ回路２によって生成された矩形パルス波化した電圧が、共振回路（共振コンデンサＣｒおよび共振インダクタＬｒを用いて構成される共振回路）を介して、１次側巻線３１へと供給される。そして、この１次側巻線３１へと供給された電圧（矩形パルス波化した電圧）が、トランス３において変圧されることで、２次側巻線３２の端部から、変圧された交流電圧が出力されるようになっている。なお、この場合における、直流入力電圧Ｖinに対する直流出力電圧Ｖoutの電圧変換の度合いは、１次側巻線３１と２次側巻線３２との巻数比、後述するスイッチング周期Ｔ（スイッチング周波数ｆ＝１／Ｔ）、および、インバータ回路２におけるＯＮ－Ｄｕｔｙ比によって、定まる。このインバータ回路２におけるＯＮ－Ｄｕｔｙ比は、後述するシフト期間Δｔｓ１，Δｔｓ２、デッドタイムΔｔｄ１，Δｔｄ２およびスイッチング周期Ｔを用いて、（Δｔｓ１－Δｔｄ１）／（Ｔ／２）、または、（（Δｔｓ１－Δｔｄ１）＋（Δｔｓ２－Δｔｄ２））／Ｔ、として表される。また、このインバータ回路２におけるＯＮ－Ｄｕｔｙ比は、後述するタイミングｔ３～ｔ４，ｔ８～ｔ９の各期間を用いた別の表現では、（ｔ３～ｔ４）／（Ｔ／２）、または、（（ｔ３～ｔ４）＋（ｔ８～ｔ９））／Ｔ、として表される。
【0027】
（Ｃ．同期整流回路４，平滑回路５）
同期整流回路４は、出力端子Ｔ３，Ｔ４と、トランス３における２次側巻線３２との間（具体的には、後述する平滑回路５と２次側巻線３２との間）に、配置されている。この同期整流回路４は、整流素子として機能する４つのスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８を有しており、いわゆる「フルブリッジ型」の整流回路となっている。換言すると、同期整流回路４１は、４つのスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８を含む「フルブリッジ回路」となっている。
同期整流回路４は、出力端子Ｔ３，Ｔ４と、トランス３における２次側巻線３２との間（具体的には、後述する平滑回路５と２次側巻線３２との間）に、配置されている。この同期整流回路４は、整流素子として機能する４つのスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８を有しており、いわゆる「フルブリッジ型」の整流回路となっている。換言すると、同期整流回路４１は、４つのスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８を含む「フルブリッジ回路」となっている。
【0028】
すなわち、この同期整流回路４では、出力端子Ｔ３，Ｔ４の間（出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間）において、整流素子として機能する２つのスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６が、この順序で互いに直列接続されている。具体的には、出力ラインＬＯと接続点Ｐ５との間に、スイッチング素子Ｓ５が配置され、接続点Ｐ５と接地ラインＬＧとの間に、スイッチング素子Ｓ６が配置されている。同様に、同期整流回路４では、出力端子Ｔ３，Ｔ４の間において、整流素子として機能する２つのスイッチング素子Ｓ７，Ｓ８が、この順序で互いに直列接続されている。具体的には、出力ラインＬＯと接続点Ｐ６との間に、スイッチング素子Ｓ７が配置され、接続点Ｐ６と接地ラインＬＧとの間に、スイッチング素子Ｓ８が配置されている。また、上記したスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６同士の直列接続構造（第３アーム）と、スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８同士の直列接続構造（第４アーム）とが、出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間において、互いに並列配置されている。
【0029】
ここで、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８はそれぞれ、本発明における「（整流素子として機能する）第２スイッチング素子」の一具体例に対応している。
【0030】
なお、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８としても、前述したスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４と同様に、例えば、ＭＯＳ－ＦＥＴやＩＧＢＴ、ＨＥＭＴなどの、各種のスイッチ素子が用いられる。
【0031】
平滑回路５は、出力端子Ｔ３，Ｔ４と２次側巻線３２との間（具体的には、出力端子Ｔ３，Ｔ４と同期整流回路４との間）に、配置されている。この平滑回路５は、１つの出力平滑コンデンサＣoutを有する、いわゆる「コンデンサインプット型」の構成となっている。具体的には、この出力平滑コンデンサＣoutは、出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間（出力端子Ｔ３，Ｔ４の間）に、接続されている。すなわち、この出力平滑コンデンサＣoutの第１端は出力ラインＬＯに接続され、出力平滑コンデンサＣoutの第２端は接地ラインＬＧに接続されている。
【0032】
このような構成の同期整流回路４および平滑回路５では、整流素子として機能する４つのスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８によって、トランス３から出力される交流電圧が、整流されるようになっている。また、出力平滑コンデンサＣoutによって、整流された電圧が平滑化されることで、直流出力電圧Ｖoutが生成されるようになっている。なお、このようにして生成された直流出力電圧Ｖoutにより、前述した負荷９へと直流の出力電流Ｉout（負荷電流）が流れ、出力端子Ｔ３，Ｔ４から負荷９に対して電力が供給されるようになっている。
【0033】
また、この同期整流回路４では、各スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８の寄生ダイオード（図１中に図示）が導通する期間と同期して、これらのスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８自身もオン状態となる（同期整流を行う）ように、制御される。具体的には、後述する制御回路６から供給される駆動信号ＳＧ５～ＳＧ８に従って、各スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８のスイッチング動作（オン・オフ動作）が制御されることで、そのような同期整流が行われるようになっている。
【0034】
（Ｄ．電流検出回路５１，５２）
電流検出回路５１は、トランス３の２次側巻線３２を流れる２次側電流Ｉ２（交流のスイッチング電流）における、ピーク電流値Ｉpkを検出する回路である。具体的には、図１の例では、２次側巻線３２の他端と接続点Ｐ６との間に電流検出回路５１が接続されており、この２次側巻線３２の他端と接続点Ｐ６との間を流れる２次側電流Ｉ２におけるピーク電流値Ｉpkが、電流検出回路５１によって検出されるようになっている。また、このようにして電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkは、後述する制御回路６へと出力されるようになっている。
電流検出回路５１は、トランス３の２次側巻線３２を流れる２次側電流Ｉ２（交流のスイッチング電流）における、ピーク電流値Ｉpkを検出する回路である。具体的には、図１の例では、２次側巻線３２の他端と接続点Ｐ６との間に電流検出回路５１が接続されており、この２次側巻線３２の他端と接続点Ｐ６との間を流れる２次側電流Ｉ２におけるピーク電流値Ｉpkが、電流検出回路５１によって検出されるようになっている。また、このようにして電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkは、後述する制御回路６へと出力されるようになっている。
【0035】
なお、このような電流検出回路５１は、例えば、カレントトランスまたはホール素子等を用いて構成されている。また、電流検出回路５１の配置位置を、図１の例とは異なり、例えば、２次側巻線３２の第１端と接続点Ｐ５との間、接続点Ｐ５と出力ラインＬＯとの間（スイッチング素子Ｓ５と直列接続）、接続点Ｐ５と接地ラインＬＧとの間（スイッチング素子Ｓ６と直列接続）、接続点Ｐ６と出力ラインＬＯとの間（スイッチング素子Ｓ７と直列接続）、接続点Ｐ６と接地ラインＬＧとの間（スイッチング素子Ｓ８と直列接続）、同期整流回路４と接続点Ｐ７との間、または、同期整流回路４と接続点Ｐ８との間、としてもよい。また、この電流検出回路５１では、例えば、所定の周期でリセット動作（検出電圧の放電）を行い、検出値が収束する十分な期間にて充電した時点での値を、ピーク電流値Ｉpkとして使用するようにしてもよい。これは、例えば電流が減少したような場合においても、常に最新のピーク電流値Ｉpkを検出するためである。
【0036】
電流検出回路５２は、出力端子Ｔ３，Ｔ４（具体的には、出力平滑コンデンサＣout）から出力される出力電流Ｉoutの値（出力電流値）を検出する回路である。具体的には、図１の例では、接続点Ｐ７（出力ラインＬＯと出力平滑コンデンサＣoutの一端との接続点）と出力端子Ｔ３との間に電流検出回路５２が接続されており、上記したように出力平滑コンデンサＣoutから出力端子Ｔ３へ向けて流れる出力電流Ｉoutの値が、出力電流値Ｉoutとして電流検出回路５２によって検出されるようになっている。また、このようにして電流検出回路５２によって検出された出力電流値Ｉoutは、後述する制御回路６へと出力されるようになっている。なお、電流検出回路５２の配置位置は、図１の例とは異なり、例えば、接続点Ｐ８（接地ラインＬＧと出力平滑コンデンサＣoutの他端との接続点）と出力端子Ｔ４との間、としてもよい。
【0037】
なお、このような電流検出回路５２は、例えば、抵抗素子（マンガニン線）またはホール素子等を用いて構成されている。
【0038】
（Ｅ．制御回路６）
制御回路６は、インバータ回路２におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の動作（スイッチング動作）と、同期整流回路４におけるスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８の動作（スイッチング動作）とを、それぞれ制御する回路である。具体的には、制御回路６は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ８に対してそれぞれ、駆動信号ＳＧ１～ＳＧ８を個別に供給することで、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ８におけるスイッチング動作（オン・オフ動作）を、個別に制御するようになっている。
制御回路６は、インバータ回路２におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の動作（スイッチング動作）と、同期整流回路４におけるスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８の動作（スイッチング動作）とを、それぞれ制御する回路である。具体的には、制御回路６は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ８に対してそれぞれ、駆動信号ＳＧ１～ＳＧ８を個別に供給することで、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ８におけるスイッチング動作（オン・オフ動作）を、個別に制御するようになっている。
【0039】
また、制御回路６は、このようなスイッチング動作の制御を行う際に、上記した電流検出回路５１，５２による各検出結果に基づいて、以下のような制御を行う。すなわち、制御回路６は、電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkと、電流検出回路５２によって検出された出力電流値Ｉoutとに基づいて、同期整流回路４内のスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における、オン状態からオフ状態への切替タイミングを設定するようになっている。
【0040】
【0041】
［動作および作用・効果］
（Ａ．基本動作）
この電力変換装置１では、直流入力電源１０から入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して直流入力電圧Ｖinが供給され、インバータ回路２において、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４によるスイッチング動作が行われることで、矩形パルス波化した電圧が生成される。この矩形パルス波化した電圧は、前述した共振回路（共振コンデンサＣｒおよび共振インダクタＬｒを用いて構成される共振回路）を介して、トランス３における１次側巻線３１へと供給される。そして、この１次側巻線３１へと供給された電圧（矩形パルス波化した電圧）が、トランス３において変圧されることで、２次側巻線３２から、変圧された交流電圧が出力される。
（Ａ．基本動作）
この電力変換装置１では、直流入力電源１０から入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して直流入力電圧Ｖinが供給され、インバータ回路２において、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４によるスイッチング動作が行われることで、矩形パルス波化した電圧が生成される。この矩形パルス波化した電圧は、前述した共振回路（共振コンデンサＣｒおよび共振インダクタＬｒを用いて構成される共振回路）を介して、トランス３における１次側巻線３１へと供給される。そして、この１次側巻線３１へと供給された電圧（矩形パルス波化した電圧）が、トランス３において変圧されることで、２次側巻線３２から、変圧された交流電圧が出力される。
【0042】
同期整流回路４では、トランス３から出力された交流電圧（上記した変圧された交流電圧）が、整流素子として機能するスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８によって整流された後、出力平滑コンデンサＣoutによって平滑化される。これにより、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutが出力される。そして、この直流出力電圧Ｖoutにより、負荷９へと出力電流Ｉoutが流れるとともに、負荷９に対して電力が供給される。
【0043】
（Ｂ．詳細動作）
図２（図２（Ａ）～図２（Ｉ））は、図１に示した電力変換装置１の動作例を、タイミング図で表したものである。具体的には、図２（Ａ）～図２（Ｄ），図２（Ｆ）～図２（Ｉ）はそれぞれ、前述した駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４，ＳＧ５～ＳＧ８の波形例を、示している。また、図２（Ｅ）は、図１中に示した１次側電圧Ｖ１（接続点Ｐ１，Ｐ２間の電圧）の波形例を、示している。なお、駆動信号ＳＧ１～ＳＧ８のＨ（ハイ）状態期間はそれぞれ、対応するスイッチング素子Ｓ１～Ｓ８におけるオン状態期間に相当し、駆動信号ＳＧ１～ＳＧ８のＬ（ロー）状態期間はそれぞれ、対応するスイッチング素子Ｓ１～Ｓ８におけるオフ状態期間に相当する。
図２（図２（Ａ）～図２（Ｉ））は、図１に示した電力変換装置１の動作例を、タイミング図で表したものである。具体的には、図２（Ａ）～図２（Ｄ），図２（Ｆ）～図２（Ｉ）はそれぞれ、前述した駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４，ＳＧ５～ＳＧ８の波形例を、示している。また、図２（Ｅ）は、図１中に示した１次側電圧Ｖ１（接続点Ｐ１，Ｐ２間の電圧）の波形例を、示している。なお、駆動信号ＳＧ１～ＳＧ８のＨ（ハイ）状態期間はそれぞれ、対応するスイッチング素子Ｓ１～Ｓ８におけるオン状態期間に相当し、駆動信号ＳＧ１～ＳＧ８のＬ（ロー）状態期間はそれぞれ、対応するスイッチング素子Ｓ１～Ｓ８におけるオフ状態期間に相当する。
【0044】
ここで、図２中の横軸は、時間ｔを表している。また、図２中には、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ８に共通のオン状態期間Ｔon１と、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７に共通のオン状態期間Ｔon２と、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ８に共通のオフ状態期間Ｔoff１と、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７に共通のオフ状態期間Ｔoff２とを、それぞれ示している。また、図２中には、インバータ回路２におけるシフト期間Δｔｓ１と、同期整流回路４におけるシフト期間Δｔｓ２とについて、それぞれ示している。また、図２中には、インバータ回路２における（波形立ち上がり時の）デッドタイムΔｔｄ１と、インバータ回路２における（波形立ち下がり時の）デッドタイムΔｔｄ２とについて、それぞれ示している。また、図２中には、電力変換装置１におけるスイッチング周期Ｔ（＝１／スイッチング周波数ｆ）についても示しており、図２中に示したタイミングｔ０～ｔ１０（＝ｔ０）が、スイッチング周期Ｔに対応している。
【0045】
この図２に示した電力変換装置１の動作例では、まず、タイミングｔ０～ｔ１の期間において、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７がそれぞれ、オン状態に設定される（図２（Ｂ），図２（Ｄ），図２（Ｇ），図２（Ｈ）参照）。また、このタイミングｔ０～ｔ１の期間では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ８がそれぞれ、オフ状態に設定される（図２（Ａ），図２（Ｃ），図２（Ｆ），図２（Ｉ）参照）。次に、タイミングｔ１において、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７がそれぞれ、オン状態からオフ状態へと切り替わる（図２（Ｇ），図２（Ｈ）参照）。続いて、タイミングｔ２において、スイッチング素子Ｓ２がオン状態からオフ状態へと切り替わり（図２（Ｂ）参照）、その後のタイミングｔ３において、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ５，Ｓ８がそれぞれ、オフ状態からオン状態へと切り替わる（図２（Ａ），図２（Ｆ），図２（Ｉ）参照）。そして、その後のタイミングｔ４において、スイッチング素子Ｓ４がオン状態からオフ状態へと切り替わる（図２（Ｄ）参照）。このタイミングｔ３～ｔ４の期間では、１次側電圧Ｖ１が、０［Ｖ］から正電圧（接続点Ｐ２から接続点Ｐ１への方向を正電圧とした場合）へと増加している。
【0046】
続いて、タイミングｔ５において、スイッチング素子Ｓ３がオフ状態からオン状態へと切り替わり（図２（Ｃ）参照）、その後のタイミングｔ６において、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ８がそれぞれ、オン状態からオフ状態へと切り替わる（図２（Ｆ），図２（Ｉ）参照）。次に、タイミングｔ７において、スイッチング素子Ｓ１がオン状態からオフ状態へと切り替わり（図２（Ａ）参照）、その後のタイミングｔ８において、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ６，Ｓ７がそれぞれ、オフ状態からオン状態へと切り替わる（図２（Ｂ），図２（Ｇ），図２（Ｈ）参照）。そして、その後のタイミングｔ９において、スイッチング素子Ｓ３がオン状態からオフ状態へと切り替わる（図２（Ｃ）参照）。このタイミングｔ８～ｔ９の期間では、１次側電圧Ｖ１が、０［Ｖ］から負電圧（接続点Ｐ２から接続点Ｐ１への方向を正電圧とした場合）へと減少している。なお、その後は、スイッチング素子Ｓ４がオフ状態からオン状態へと切り替わり（図２（Ｄ）参照）、タイミングｔ１０（＝ｔ０）となる。
【0047】
以上で、図２に示した電力変換装置１の動作例（スイッチング周期Ｔ内での動作例）に関する説明が、終了となる。
【0048】
ここで、図２に示した動作例では、タイミングｔ３～ｔ６の期間が、上記したオン状態期間Ｔon１となっており、タイミングｔ６～ｔ３の期間の期間が、上記したオフ状態期間Ｔoff１となっている。なお、図２中には、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ８に共通の切替タイミングｔon（＝ｔ３：オフ状態からオン状態への切替タイミング）と、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ８に共通の切替タイミングｔoff（＝ｔ６：オン状態からオフ状態への切替タイミング）とについても、示している。また、図２に示した動作例では、タイミングｔ８～ｔ１の期間が、上記したオン状態期間Ｔon２となっており、タイミングｔ１～ｔ８の期間の期間が、上記したオフ状態期間Ｔoff２となっている。
【0049】
（Ｃ．同期整流回路４内のスイッチング素子の切替タイミング設定）
ところで、電力変換装置では一般に、同期整流回路内での同期整流は、効率を高めるための手法として有効であるが、適切でないタイミングにおいて、整流素子として機能するスイッチング素子がオン状態になると、例えば、以下のようなおそれがある。すなわち、例えば、２次側電流の不連続モード時において、２次側での逆流電流が発生したり、１次側での大電流が発生したりするため、電力変換装置内の素子や回路が、破損してしまうおそれがある。
ところで、電力変換装置では一般に、同期整流回路内での同期整流は、効率を高めるための手法として有効であるが、適切でないタイミングにおいて、整流素子として機能するスイッチング素子がオン状態になると、例えば、以下のようなおそれがある。すなわち、例えば、２次側電流の不連続モード時において、２次側での逆流電流が発生したり、１次側での大電流が発生したりするため、電力変換装置内の素子や回路が、破損してしまうおそれがある。
【0050】
一方、そのような逆流電流等が生じないように、同期整流回路内の各スイッチング素子（整流素子）におけるオン状態期間（同期整流の期間）にて、マージン期間を大きく設定することで、オン状態期間を狭めてしまうと、例えば、以下のようなおそれがある。すなわち、そのようなオン状態期間での同期整流の期間が減少する一方、オフ状態期間でのダイオード整流（スイッチング素子のボディダイオードによる整流）の期間が増加することから、電力変換装置での効率が低下してしまうおそれがある。
【0051】
これらのことから、従来の一般的な電力変換装置では、効率を向上させつつ信頼性を向上させることが、困難であると言える。
【0052】
そこで、本実施の形態の電力変換装置１では、制御回路６が以下説明する手法にて、同期整流回路４内のスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における、オン状態からオフ状態への切替タイミング（図２，図３中に示した切替タイミングｔoffに対応）を設定する。具体的には、制御回路６は、電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkと、電流検出回路５２によって検出された出力電流値Ｉoutとに基づいて、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における切替タイミングｔoffを設定するようになっている。
【0053】
【0054】
まず、この図３に示した電流（トランス３の２次側電流Ｉ２）は、正弦波（または正弦波が支配的な波形）になっていると共に、各波形間が不連続（図３中の矢印Ｐ１１にて示した不連続期間を参照）となる、不連続モードとなっている。なお、このような不連続モード時においても、１パルスが立ち上がっている部分に着目すれば、周期の異なる正弦波であるという仮定が成立するものとする。
【0055】
この場合において、０次のフーリエ級数展開（平均値）により、上記した出力電流値Ｉoutについて、上記したピーク電流値Ｉpkの絶対値｜Ｉpk｜と、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８の時比率ｄを用いて、以下の式（１）が成り立つ。なお、この式（１）中に示した角周波数ωは、スイッチング周波数ｆを用いて、ω＝２πｆとなる。また、この式（１）を変形すると、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８の時比率ｄについて、以下の式（２）が成り立つ。
【0056】
【数1】
【0057】
ここで、本実施の形態の制御回路６は、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における、オフ状態からオン状態への切替タイミング（図２，図３中に示した切替タイミングｔonに対応）については、以下のように設定する。すなわち、制御回路６は、例えば図２に示したように、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における切替タイミングｔonについては、インバータ回路２内のスイッチング素子Ｓ１またはスイッチング素子Ｓ２における、オフ状態からオン状態への切替タイミングと同期させるようにしている。具体的には、図２の例では、制御回路６は、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ８における切替タイミングｔonについては、インバータ回路２内のスイッチング素子Ｓ１における、オフ状態からオン状態への切替タイミングと同期させている。また、制御回路６は、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７における切替タイミングｔonについては、インバータ回路２内のスイッチング素子Ｓ２における、オフ状態からオン状態への切替タイミングと同期させている。
【0058】
したがって制御回路６は、上記した式（２）にて規定されるスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８の時比率ｄの値を用いて、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８におけるオン状態期間Ｔｏｎ（図２，図３中に示したオン状態期間Ｔon１，Ｔｏｎ２参照）を、以下の式（３）にて規定する。つまり、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における切替タイミングｔonは、上記したように同期設定されていることから、制御回路６はこの式（３）を用いることで、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における切替タイミングｔoffを設定する。
Ｔon＝｛１／（２×ｆ）｝×（π／２）×（｜Ｉpk｜／Ｉout） ……（３）
Ｔon＝｛１／（２×ｆ）｝×（π／２）×（｜Ｉpk｜／Ｉout） ……（３）
【0059】
ここで、このような式（３）を用いて求められたオン状態期間Ｔonに対して、更にマージンが設定されるようにしてもよい。具体的には、上記した（２）式にて記載される時比率ｄの値について、例えば、（ｄ×ｘ１）または（ｄ－ｘ２）と置き換える（０＜ｘ１＜１，０＜ｘ２＜ｄ）ことで、オン状態期間Ｔonに対して、更にマージンを設定するようにしてもよい。これは、ピーク電流値Ｉpkおよび出力電流値Ｉoutの検出誤差や波形ひずみ、前述した不連続モード時の電流による影響等を、考慮したものである。
【0060】
また、このようなオン状態期間Ｔonにおいて、例えば、１／（２×ｆ）を上限値として設定するようにしてもよい（Ｔon≦１／（２×ｆ））。これは、半波整流の際の極性反転を考慮すると、時比率ｄの上限値が０．５である（ｄ≦０．５）ことと、同義である。また、ピーク電流値Ｉpkおよび出力電流値Ｉoutにそれぞれ、所定の下限値を設定するようにしてもよい。これは、これらのピーク電流値Ｉpkや出力電流値Ｉoutが小さ過ぎると、正弦波からのずれが顕著となる場合があるためである。
【0061】
更に、制御回路６は、このようなスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における切替タイミングｔoffの設定を、例えば、スイッチング周期Ｔにおける１周期ごと（全波検出の場合は１周期に両方向の２回、半波検出の場合は１周期に片方向の１回）、または、複数周期ごとに、実行するようにしてもよい。また、複数周期の場合、複数回の検出値の平均を用いてもよい。つまり、制御回路６は、このような切替タイミングｔoffの設定を、例えば、毎周期にて常時実行するようにしてもよいし、あるいは、所定の間隔をおいて間引いて実行するようにしてもよい。
【0062】
（Ｄ．作用・効果）
このようにして本実施の形態では、電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkと、電流検出回路５２によって検出された出力電流値Ｉoutとに基づいて、同期整流回路４内のスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における、オン状態からオフ状態への切替タイミング（切替タイミングｔoff）を設定するようにしたので、以下のようになる。
このようにして本実施の形態では、電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkと、電流検出回路５２によって検出された出力電流値Ｉoutとに基づいて、同期整流回路４内のスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における、オン状態からオフ状態への切替タイミング（切替タイミングｔoff）を設定するようにしたので、以下のようになる。
【0063】
すなわち、例えば前述したような、２次側電流Ｉ２の不連続モード時において、２次側での逆流電流の発生や、１次側での大電流の発生が抑えられ、電力変換装置１内の素子や回路の破損が、防止される。また、前述した従来の手法と比べ、同期整流回路４内での同期整流の期間が増加するように設定できるため、従来の手法とは異なり、前述した逆流電流等の対策によるマージン期間の増大に起因した、効率低下が抑えられる。その結果、本実施の形態では、電力変換装置１における効率を向上させつつ、信頼性を向上させることが可能となる。
【0064】
また、本実施の形態では、精密な時間管理（例えば、電流の検出時刻や回路遅延の管理など）が不要になると共に、追加する回路構成としては、ピーク電流値Ｉpkの検出回路（電流検出回路５１）のみで済むことから、簡易な構成で実現することが可能となる。
【0065】
＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１～３）について説明する。なお、以下では、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１～３）について説明する。なお、以下では、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【0066】
【0067】
なお、実施の形態と同様に、直流入力電源１０とこの電力変換装置１Ａとを備えたシステムが、本発明における「電力供給システム」の一具体例に対応している。
【0068】
この変形例１の電力変換装置１Ａは、実施の形態の電力変換装置１（図１参照）において、トランス３、同期整流回路４および制御回路６の代わりに、トランス３Ａ、同期整流回路４Ａおよび制御回路６Ａをそれぞれ設けたものに対応しており、他の構成は同様となっている。
【0069】
トランス３Ａは、１つの１次側巻線３１と、２つの２次側巻線３２１，３２２とを有している。すなわち、トランス３では、１つの２次側巻線３２のみが設けられていたのに対し、トランス３Ａでは、２つの２次側巻線３２１，３２２が設けられている。
【0070】
２次側巻線３２１では、２次側巻線３２１の第１端が、後述する接続ラインＬ２１およびスイッチング素子Ｓ９を介して、接地ラインＬＧに接続されている。２次側巻線３２１の第２端は、後述する同期整流回路４Ａ内のセンタタップＰ９に接続されている。一方、２次側巻線３２２では、２次側巻線３２２の第１端が、後述する接続ラインＬ２２および後述するスイッチング素子Ｓ１０を介して、接地ラインＬＧに接続されている。２次側巻線３２２の第２端は、上記したセンタタップＰ９に接続されている。つまり、２次側巻線３２１，３２２における第２端同士は、このセンタタップＰ９に対して互いに共通接続されていると共に、後述する電流検出回路５１を介して、出力ラインＬＯに接続されている。
【0071】
このトランス３Ａにおいてもトランス３と同様に、インバータ回路２によって生成された矩形パルス波化した電圧が、前述した共振回路（共振コンデンサＣｒおよび共振インダクタＬｒを用いて構成される共振回路）を介して、１次側巻線３１へと供給される。そして、この１次側巻線３１へと供給された電圧（矩形パルス波化した電圧）が、トランス３Ａにおいて変圧されることで、２次側巻線３２１，３２２の各端部から、変圧された交流電圧が出力されるようになっている。なお、この場合における、直流入力電圧Ｖinに対する直流出力電圧Ｖoutの電圧変換の度合いは、１次側巻線３１と２次側巻線３２１，３２２との巻数比、前述したスイッチング周波数ｆ、および、インバータ回路２における前述したＯＮ－Ｄｕｔｙ比によって、定まる。
【0072】
同期整流回路４Ａは、出力端子Ｔ３，Ｔ４と、トランス３Ａにおける２次側巻線３２１，３２２との間（具体的には、平滑回路５と２次側巻線３２１，３２２との間）に、配置されている。この同期整流回路４Ａは、整流素子として機能する２つのスイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０を有しており、実施の形態の同期整流回路４（いわゆる「フルブリッジ型」の同期整流回路）とは異なり、いわゆる「センタタップ型」の同期整流回路となっている。
【0073】
すなわち、この同期整流回路４Ａでは、スイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０の第１端がそれぞれ、接地ラインＬＧに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ９の第２端が、接続ラインＬ２１を介して２次側巻線３２１の第１端に接続され、スイッチング素子Ｓ１０の第２端が、接続ラインＬ２２を介して、２次側巻線３２２の第１端に接続されている。
【0074】
ここで、スイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０はそれぞれ、本発明における「（整流素子として機能する）第２スイッチング素子」の一具体例に対応している。
【0075】
なお、スイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０としても、前述したスイッチング素子Ｓ１～Ｓ８と同様に、例えば、ＭＯＳ－ＦＥＴやＩＧＢＴ、ＨＥＭＴなどの、各種のスイッチ素子が用いられる。
【0076】
このような構成の同期整流回路４Ａでは、整流素子として機能する２つのスイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０によって、トランス３Ａから出力される交流電圧が、整流されるようになっている。また、実施の形態の場合と同様に、同期整流回路４Ａの後段の平滑回路５によって、整流された電圧が平滑化されることで、直流出力電圧Ｖoutが生成されるようになっている。
【0077】
また、この同期整流回路４Ａにおいても同期整流回路４と同様に、各スイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０の寄生ダイオード（図４中に図示）が導通する期間と同期して、これらのスイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０自身もオン状態となる（同期整流を行う）ように、制御される。具体的には、後述する制御回路６Ａから供給される駆動信号ＳＧ９，ＳＧ１０に従って、各スイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０のスイッチング動作（オン・オフ動作）が制御されることで、そのような同期整流が行われるようになっている。
【0078】
変形例１の電流検出回路５１も、実施の形態と同様に、トランス３Ａの２次側巻線３２１，３２２を流れる２次側電流Ｉ２における、ピーク電流値Ｉpkを検出する。具体的には、図４の例では、出力ラインＬ０上におけるセンタタップＰ９と接続点Ｐ７との間に、電流検出回路５１が接続されており、２次側巻線３２１，３２２に流れる２次側電流Ｉ２におけるピーク電流値Ｉpkが、電流検出回路５１によって検出されるようになっている。また、このようにして電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkは、後述する制御回路６Ａへと出力されるようになっている。
【0079】
なお、このような電流検出回路５１の配置位置を、図４の例とは異なり、例えば、接続ラインＬ２１上における２次側巻線３２１の第１端と接地ラインＬＧとの間（スイッチング素子Ｓ９と直列接続）、接続ラインＬ２２上における２次側巻線３２２の第１端と接地ラインＬＧとの間（スイッチング素子Ｓ１０と直列接続）、または、同期整流回路４Ａと接続点Ｐ８との間、としてもよい。
【0080】
制御回路６Ａは、インバータ回路２におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の動作（スイッチング動作）と、同期整流回路４Ａにおけるスイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０の動作（スイッチング動作）とを、それぞれ制御する回路である。具体的には、制御回路６Ａは、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０に対してそれぞれ、駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４，ＳＧ９，ＳＧ１０を個別に供給することで、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０におけるスイッチング動作（オン・オフ動作）を、個別に制御するようになっている。
【0081】
また、制御回路６Ａも、実施の形態にて説明した制御回路６と同様にして、電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkと、電流検出回路５２によって検出された出力電流値Ｉoutとに基づいて、同期整流回路４Ａ内のスイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０における、オン状態からオフ状態への切替タイミングを設定するようになっている。
【0082】
ここで、電流検出回路５１，５２および制御回路６Ａは、本発明における「スイッチング制御装置」の一具体例に対応している。
【0083】
（作用・効果）
このような構成の変形例１の電力変換装置１Ａにおいても、基本的には、実施の形態の電力変換装置１と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。
このような構成の変形例１の電力変換装置１Ａにおいても、基本的には、実施の形態の電力変換装置１と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。
【0084】
［変形例２，３］
（構成）
図５は、変形例２に係る電力変換装置（電力変換装置１Ｂ）の概略構成例を、回路図で表したものである。また、図６は、変形例３に係る電力変換装置（電力変換装置１Ｃ）の概略構成例を、回路図で表したものである。
（構成）
図５は、変形例２に係る電力変換装置（電力変換装置１Ｂ）の概略構成例を、回路図で表したものである。また、図６は、変形例３に係る電力変換装置（電力変換装置１Ｃ）の概略構成例を、回路図で表したものである。
【0085】
なお、実施の形態および変形例１と同様に、直流入力電源１０と電力変換装置１Ｂとを備えたシステム、および、直流入力電源１０と電力変換装置１Ｃとを備えたシステムはそれぞれ、本発明における「電力供給システム」の一具体例に対応している。
【0086】
変形例２，３に係る電力変換装置（電力変換装置１Ｂ，１Ｃ）はそれぞれ、これまでに説明した実施の形態および変形例１において、以下のように構成を変更したものとなっている。すなわち、これらの電力変換装置１Ｂ，１Ｃでは、前述した「フルブリッジ型」のインバータ回路２の代わりに、いわゆる「ハーフブリッジ型」のインバータ回路２Ｂを設けると共に、制御回路６，６Ａの代わりに、制御回路６Ｂ，６Ｃをそれぞれ設けた構成となっている。
【0087】
なお、電流検出回路５１，５２および制御回路６Ｂと、電流検出回路５１，５２および制御回路６Ｃとはそれぞれ、本発明における「スイッチング制御装置」の一具体例に対応している。
【0088】
変形例２，３のインバータ回路２Ｂ（図５，図６）はそれぞれ、入力端子Ｔ１，Ｔ２と、トランス３，３Ａにおける１次側巻線３１との間に、配置されている。このインバータ回路２Ｂは、２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と、共振インダクタＬｒと、共振コンデンサＣｒとを有しており、いわゆる「ハーフブリッジ型」のインバータ回路となっている。つまり、実施の形態および変形例１のインバータ回路２は、４つのスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４を含む「フルブリッジ型」のインバータ回路であったのに対し、このインバータ回路２Ｂは、２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を含む「ハーフブリッジ型」のインバータ回路となっている。
【0089】
なお、インバータ回路２Ｂにおける２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２はそれぞれ、本発明における「第１スイッチング素子」の一具体例に対応している。
【0090】
このインバータ回路２Ｂでは、入力端子Ｔ１，Ｔ２の間（１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間）において、２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２が、この順序で互いに直列接続されている。具体的には、１次側高圧ラインＬ１Ｈと接続点Ｐ１との間に、スイッチング素子Ｓ１が配置され、接続点Ｐ１と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に、スイッチング素子Ｓ２が配置されている。
【0091】
また、インバータ回路２Ｂにおける共振インダクタＬｒおよび共振コンデンサＣｒと、トランス３，３Ａにおける１次側巻線３１とが、接続点Ｐ１と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間において、互いに直列接続されている。具体的には、図５，図６の例では、共振コンデンサＣｒの第１端が接続点Ｐ１に接続され、この共振コンデンサＣｒの第２端が、接続点Ｐ３において、共振インダクタＬｒの第１端に接続されている。また、共振インダクタＬｒの第２端が、接続点Ｐ４において１次側巻線３１の一端に接続され、この１次側巻線３１の他端が、１次側低圧ラインＬ１Ｌに接続されている。
【0092】
このような構成によりインバータ回路２Ｂでは、制御回路６Ｂまたは制御回路６Ｃから供給される駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２に従って、各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のスイッチング動作（オン・オフ動作）が制御されることで、インバータ回路２の場合と同様に、以下のようになる。すなわち、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される直流入力電圧Ｖinを、矩形パルス波化した電圧に変換し、前述した共振回路（共振コンデンサＣｒおよび共振インダクタＬｒを用いて構成される共振回路）を介して、トランス３，３Ａ（１次側巻線３１）へと出力するようになっている。
【0093】
変形例２の制御回路６Ｂ（図５）は、インバータ回路２Ｂにおけるスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の動作（スイッチング動作）と、同期整流回路４におけるスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８の動作（スイッチング動作）とを、それぞれ制御する回路である。具体的には、制御回路６Ｂは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５～Ｓ８に対してそれぞれ、駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ５～ＳＧ８を個別に供給することで、各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ１，Ｓ５～Ｓ８におけるスイッチング動作（オン・オフ動作）を、個別に制御するようになっている。
【0094】
変形例３の制御回路６Ｃ（図６）は、インバータ回路２Ｂにおけるスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の動作（スイッチング動作）と、同期整流回路４Ａにおけるスイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０の動作（スイッチング動作）とを、それぞれ制御する回路である。具体的には、制御回路６Ｃは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ９，Ｓ１０に対してそれぞれ、駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ９，ＳＧ１０を個別に供給することで、各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ９，Ｓ１０におけるスイッチング動作（オン・オフ動作）を、個別に制御するようになっている。
【0095】
また、これらの制御回路６Ｂ，６Ｃもそれぞれ、実施の形態および変形例１にて説明した制御回路６，６Ａと同様にして、電流検出回路５１によって検出されたピーク電流値Ｉpkと、電流検出回路５２によって検出された出力電流値Ｉoutとに基づいて、以下の制御を行う。すなわち、制御回路６Ｂは、同期整流回路４内のスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８における、オン状態からオフ状態への切替タイミングを設定し、制御回路６Ｃは、同期整流回路４Ａ内のＳ９，Ｓ１０における、オン状態からオフ状態への切替タイミングを設定するようになっている。
【0096】
（作用・効果）
このような構成の変形例２，３の電力変換装置１Ｂ，１Ｃにおいても、基本的には、これまでに説明した電力変換装置１，１Ａと同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。
このような構成の変形例２，３の電力変換装置１Ｂ，１Ｃにおいても、基本的には、これまでに説明した電力変換装置１，１Ａと同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。
【0097】
＜３．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【0098】
例えば、上記実施の形態等では、インバータ回路の構成を具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、例えば、インバータ回路として他の構成のものを用いるようにしてもよい。また、上記実施の形態等では、同期整流回路の構成を具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、例えば、同期整流回路として他の構成のものを用いるようにしてもよい。更に、上記実施の形態等では、平滑回路の構成を具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例（いわゆる「コンデンサインプット型」の平滑回路）には限られず、例えば、インダクタとコンデンサとを組み合わせた、いわゆる「チョークインプット型」の平滑回路を用いるようにしてもよい。
【0099】
また、上記実施の形態等では、トランス（１次側巻線および２次側巻線）の構成を具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、例えば、トランス（１次側巻線および２次側巻線）として他の構成のものを用いるようにしてもよい。
【0100】
更に、上記実施の形態等では、電流検出回路（電流検出回路５１，５２）の構成や配置位置を具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、例えば、他の構成のものを用いるようにしたり、他の配置位置としてもよい。また、このような電流検出回路を、上記実施の形態等で説明したように、スイッチング制御装置や電力変換装置の内部に設けるのではなく、例えば、これらのスイッチング制御回路や電力変換装置の外部に設けるようにしてもよい。
【0101】
加えて、上記実施の形態等では、制御回路による切替タイミング設定（同期整流回路内の各スイッチング素子における切替タイミングの設定）の手法について、具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られない。すなわち、例えば他の手法を用いて、制御回路による切替タイミング設定を行うようにしてもよい。また、上記実施の形態等では、電流の波形が正弦波（または正弦波が支配的な波形）となっている場合の例について説明したが、この例には限られず、例えば、三角波や鋸波などの他の波形であってもよい。
【0102】
また、上記実施の形態等では、本発明に係る電力変換装置の一例として、「ＬＬＣ共振型」のＤＣ－ＤＣコンバータを挙げて説明したが、この例には限られず、例えば、いわゆる「ＣＬＬＣ共振型」のＤＣ－ＤＣコンバータとしてもよい。具体的には、トランスの２次側（図１の例では、２次側巻線３２と接続点Ｐ５との間）に、共振コンデンサを追加配置して、「ＣＬＬＣ共振型」のＤＣ－ＤＣコンバータとしてもよい。この場合、上記実施の形態等で説明したようなトランスの１次側から２次側への電力伝送（充電方向動作）を行う場合に加え、トランスの２次側から１次側への電力伝送（放電方向動作）を行う場合においても、制御回路による切替タイミング設定を行うことが可能である。すなわち、そのような放電方向動作を行う場合においても、（１次側での）ピーク電流値Ｉpkおよび出力電流値Ｉoutの検出結果に基づき、上記実施の形態等で説明した手法を用いて、制御回路による切替タイミング設定を行うことが可能である。
【0103】
更に、このような「ＬＬＣ共振型」や「ＣＬＬＣ共振型」のＤＣ－ＤＣコンバータには限られず、例えば、ＬＣ直列共振型やＬＣ並列共振型、部分共振型、１石のフォワード型のＤＣ－ＤＣコンバータ等においても、本発明を適用することが可能である。加えて、共振型や絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータには限られず、例えば、非共振型や非絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータにおいても、本発明を適用することが可能である。また、このようなＤＣ－ＤＣコンバータには限られず、例えばＡＣ－ＤＣコンバータなどの、他の種類の電力変換装置にも、本発明を適用することが可能である。
【0104】
更に、これまでに説明した各構成例等を、任意の組み合わせで適用してもよい。
【0105】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【0106】
また、本発明は、以下のような構成を取ることも可能である。
［１］
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、入力電圧が入力される入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されると共に複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、出力電圧が出力される出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されると共に整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、を備えた電力変換装置に適用されるスイッチング制御装置であって、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
スイッチング制御装置。
［２］
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オン状態の期間をＴon、前記ピーク電流値をＩpk、前記出力電流値をＩout、スイッチング周波数をｆ、とした場合に、
以下の式を用いて、前記第２スイッチング素子における前記オン状態から前記オフ状態への切替タイミングを設定する
上記［１］に記載のスイッチング制御装置。
Ｔon＝｛１／（２×ｆ）｝×（π／２）×（｜Ｉpk｜／Ｉout）
［３］
前記式を用いて求められた前記Ｔonに対して、更にマージンが設定されている
上記［２］に記載のスイッチング制御装置。
［４］
前記Ｔonにおいて、１／（２×ｆ）が上限値として設定されている
上記［２］または［３］に記載のスイッチング制御装置。
［５］
前記ピーク電流値および前記出力電流値にそれぞれ、下限値が設定されている
上記［１］ないし［４］のいずれかに記載のスイッチング制御装置。
［６］
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オン状態から前記オフ状態への切替タイミングの設定を、
前記第２スイッチング素子のスイッチング周期における１周期ごと、または、複数周期ごとに、実行する
上記［１］ないし［５］のいずれかに記載のスイッチング制御装置。
［７］
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オフ状態から前記オン状態への切替タイミングを、
前記第１スイッチング素子における前記オフ状態から前記オン状態への切替タイミングと、同期させる
上記［１］ないし［６］のいずれかに記載のスイッチング制御装置。
［８］
前記同期整流回路が、４個の前記第２スイッチング素子を含むフルブリッジ回路である
上記［１］ないし［７］のいずれかに記載のスイッチング制御装置。
［９］
入力電圧が入力される入力端子対と、
出力電圧が出力される出力端子対と、
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、
前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
電力変換装置。
［１０］
入力電圧が入力される入力端子対と、
出力電圧が出力される出力端子対と、
前記入力端子対に対して前記入力電圧を供給する電源と、
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、
前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
電力供給システム。
［１］
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、入力電圧が入力される入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されると共に複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、出力電圧が出力される出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されると共に整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、を備えた電力変換装置に適用されるスイッチング制御装置であって、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
スイッチング制御装置。
［２］
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オン状態の期間をＴon、前記ピーク電流値をＩpk、前記出力電流値をＩout、スイッチング周波数をｆ、とした場合に、
以下の式を用いて、前記第２スイッチング素子における前記オン状態から前記オフ状態への切替タイミングを設定する
上記［１］に記載のスイッチング制御装置。
Ｔon＝｛１／（２×ｆ）｝×（π／２）×（｜Ｉpk｜／Ｉout）
［３］
前記式を用いて求められた前記Ｔonに対して、更にマージンが設定されている
上記［２］に記載のスイッチング制御装置。
［４］
前記Ｔonにおいて、１／（２×ｆ）が上限値として設定されている
上記［２］または［３］に記載のスイッチング制御装置。
［５］
前記ピーク電流値および前記出力電流値にそれぞれ、下限値が設定されている
上記［１］ないし［４］のいずれかに記載のスイッチング制御装置。
［６］
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オン状態から前記オフ状態への切替タイミングの設定を、
前記第２スイッチング素子のスイッチング周期における１周期ごと、または、複数周期ごとに、実行する
上記［１］ないし［５］のいずれかに記載のスイッチング制御装置。
［７］
前記制御回路は、
前記第２スイッチング素子における前記オフ状態から前記オン状態への切替タイミングを、
前記第１スイッチング素子における前記オフ状態から前記オン状態への切替タイミングと、同期させる
上記［１］ないし［６］のいずれかに記載のスイッチング制御装置。
［８］
前記同期整流回路が、４個の前記第２スイッチング素子を含むフルブリッジ回路である
上記［１］ないし［７］のいずれかに記載のスイッチング制御装置。
［９］
入力電圧が入力される入力端子対と、
出力電圧が出力される出力端子対と、
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、
前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
電力変換装置。
［１０］
入力電圧が入力される入力端子対と、
出力電圧が出力される出力端子対と、
前記入力端子対に対して前記入力電圧を供給する電源と、
１次側巻線および２次側巻線を有するトランスと、
前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、複数の第１スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、整流素子として機能する複数の第２スイッチング素子を含む同期整流回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置された平滑回路と、
前記２次側巻線を流れる２次側電流におけるピーク電流値を検出する第１電流検出回路と、
前記出力端子対から出力される出力電流値を検出する第２電流検出回路と、
前記インバータ回路における前記第１スイッチング素子の動作と、前記同期整流回路における前記第２スイッチング素子の動作とを、それぞれ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記第１電流検出回路によって検出された前記ピーク電流値と、前記第２電流検出回路によって検出された前記出力電流値とに基づいて、
前記第２スイッチング素子におけるオン状態からオフ状態への切替タイミングを設定する
電力供給システム。
【符号の説明】
【0107】
１，１Ａ～１Ｃ…電力変換装置、１０…直流入力電源、２，２Ｂ…インバータ回路、３，３Ａ…トランス、３１…１次側巻線、３２，３２１，３２２…２次側巻線、４，４Ａ…同期整流回路、５…平滑回路、５１，５２…電流検出回路、６，６Ａ～６Ｃ…制御回路、９…負荷、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、Ｌ２１，Ｌ２２…接続ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ｖin…直流入力電圧、Ｖout…直流出力電圧、Ｖ１…１次側電圧、Ｉ２…２次側電流、Ｉpk…ピーク電流値、Ｉout…出力電流（出力電流値）、Ｃout…出力平滑コンデンサ、Ｓ１～Ｓ１０…スイッチング素子、ＳＧ１～ＳＧ１０…駆動信号、Ｃｒ…共振コンデンサ、Ｌｒ…共振インダクタ、Ｐ１～Ｐ８…接続点、Ｐ９…センタタップ、ｔ…時間、ｔ０～ｔ１０…タイミング、ｔon，ｔoff…切替タイミング、Ｔ…スイッチング周期、ｆ…スイッチング周波数、ω…角周波数、ｄ…時比率、Δｔｄ１，Δｔｄ２…デッドタイム、Δｔｓ１，Δｔｓ２…シフト期間、Ｔon，Ｔon１，Ｔon２…オン状態期間、Ｔoff１，Ｔoff２…オフ状態期間。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】